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虚拟现实: 新兴的应用和未来的发展方向
摘要：虚拟现实是一种新兴技术，它使得虚拟浸入式环境在学校、学院和大学的教育中快速扩张和发展。本文介绍了虚拟现实的概述，描述了一些当前被特殊教育工作者用于对专科学院和高校的人员编制以及为在k-12学校和社区服务中心的残疾儿童和成人提供服务的应用程序，并讨论了虚拟现实的应用及其对农村特殊教育的未来发展的方向。
关键词：虚拟现实、虚拟环境、教育模拟
许多人认为虚拟现实（VR）是一个与科幻电影、电视剧、小说有关的未来技术。但是，事实上大多数人已经体验过今天的虚拟现实应用，也许通过玩电脑游戏、在一个博物馆参与一个模拟的经验、在当地的剧院观看一个人造的三维（3D）动作电影或在智能手机上使用一个增强现实的旅行应用软件来观察一个新的城市。然而大多数教育工作者还没有想到这些经历对教学的意义。但VR应用程序早已开始影响校园里的特殊教育人员的编制和在线老师教育节目以及如何规划和服务于残疾儿童和成人的方式。
在虚拟现实中，技术被用于创建一个用户通过感官知觉、身体运动和文本或语言沟通来体验的3 D环境。这些应用程序可以连续分为：（a）真正的虚拟现实、（b）混合现实、（c）增强现实。一个真正的虚拟现实工具提供了一个完全人造的世界来为用户创造一个身临其境的体验；一个混合现实工具结合人工世界与现实（如物理空间）来增强用户体验；一个增强现实工具则在现实世界中包含一些人造的世界的元素以此来添加信息。他们在规模上也有一些不同：（a）通过访问一个个体在安装于电脑上或通过一个或多个个体寄托于一个远程服务器来使用的客户端浏览器来使用软件的在线查询的桌面：（b）真实世界或一个梦幻世界所描绘的模拟展览；（c）通过单个或多个用户的参与。
一些学科已经广泛的使用虚拟现实来进行培训，并且这些程序已经改变了发生在专业预科项目中的学习方式。VR工具已经被用来编制军人的战斗，来教医务人员如何去执行任务，以及使工程师们的产品设计与周期性开发更容易。在最广泛的报告中，虚拟现实在教育运用中处于高等水平，它已被用于在结合校园与在线课程中的模拟实践学习。VR应用程序已经被用来协助学院学生学习理论性科目、获得并练习技能以及角色扮演的演习。VR在较小程度上使用k-12教育核心学术概念。下面部分描述VR的应用程序已经使用在特殊教育人员编制和职业发展以及为k-12学校和社区服务项目提供。
运用于人员编制虚拟现实应用程序
学院和大学在校园与网络课程中已经开始对个人和群体的学习活动使用虚拟现实。这些用途包括在命令下设计模拟活动来获取和实践技能、提供一个环境作为准备或代替现场经验、创建一个设置小组合作互动发展技能、从事问题式学习并提供现场互动类会话课程远程教育项目。有一些VR的应用程序已经使用在特殊教育的人员编制。
虚拟学习环境
虚拟学习环境（VLEs）是计算机生成的活动中用户在2D或3D空间进行单独或与他人合作进行交互。像娱乐行业，比如说视频游戏像天堂Will 或者魔兽世界这样的网络游戏，VLEs可以提高积极性、参与能力以及技能的掌握。有两个VLEs被广泛用于人员编制和特殊教育中的职业发展。
SimSchool：SimSchool是一个用来代替许多不同能力水平、年龄和学术研究领域的k-12学生教室的一个虚拟的学习环境。被德克萨斯大学的教育工作者与其他同事一起在获得了政府和基金会的资助下开发了SimSchool模型。它被设计为一个职前教师或专业发展教师的模拟课堂。它被用于世界各地高校通过一个允许教师和学者的许可协议来访问一个网站。关于SimSchool的更多信息可以在http//www.simschool.org上查询。
SimSchool系统可以作为一个学习工具来获得新的技能，一份实践锻炼来在另一个环境中巩固学习的知识或者作为学习者的一个能力评估。教师可以通过其他的SimSchool用户和一个广泛的数据库进行课前学习活动的设计，或者他们可以与设计师合作来定制自己的练习。活动可以被设计成容易理解和对于初学者可以作为一个对更有经验的学者的挑战。每个学生可以被分配一个或多个学生替身来完成教师设计的实践教学能力的练习。当学生选择一项合理的活动时，头像被编程来以符合教师预先确定的变量的方式响应。系统将手机记录学生在完成提供反馈活动的表现数据给用户与教师。
它的开发人员主要研究SimSchool模型。一系列的研究发现，职前学生不仅在技能上变得更精通而且他们开发了能够发现和解决学生更微妙的方面的能力。他们还获得了具体的教学技能，获得自我效能感，并且自己自愿为学生的成绩负责。其他研究已经表明，使用系统的职前学生表示他们对教学生涯感到更加有准备，认为自己更愿意承担教学责任并且在他们自己更高的能力下评价他们的教学经验和信心。
TLE TeachLivEtrade;：TLE TeachLivEtrade;是一个结合了虚拟学习环境和真实课堂环境的混合现实应用程序。一个结合弗罗里达大学的教育者和计算机科学家的团队通过公共和个人资金来源开发了TLE TeachLivEtrade;。该系统结合了一组出现在屏幕上的k-12学生的花生且他们的动作被一个看不见的关联控制着。这个团队设计TLE TeachLivEtrade;作为课堂模拟器给具有前瞻性和实践性的老师使用，并且在职前和在职培训中该进教学和课堂管理技能。该系统已经被安装在全球范围内为各种服务支付费用的不同的高等教育机构和学校系统中。关于TLE TeachLivEtrade;的更多信息可以在http//teachlive.org上查询。
TLE TeachLivEtrade;系统可用于在获得学校岗位钱的教师候选人进行技能实践，或者评估录取和特定技能的熟练程度。教师设计了一个学习活动，这个活动提供了以指导课的目的和任何特定活动所需的响应模式。活动可以为新的学习者理解或获得新的技能，或为高级学习者改善和展示不同能力水平或文化群体的技能。学习者在学习中可以和一个或多个替身互动，比如进行非正式的学习评估、教授学术内容或应对挑战性行为。尽管系统是以学习者和替身互相影响作为一个群体，它还是有可能去设定它以便他们只能使用一个替身。因为系统的特性是一个人和每个替身学习能力、性格以及意志和课程目标的交互，替身可以以独特多样的方式来反馈学习者的命令和运动。
开发团队和研究大学合作发表了TLE TeachLivEtrade;的研究，研究展示了其作为一个教学模拟的效果。研究表明它提供了更多真实的学习经验给职前学生。早期研究发现，模拟课堂比角色扮演对职前培养学生教学和管理能力更好。另一项研究表明，模拟课堂作为一个以学校为基础的领域能有效地提高职前学生的技能。最近的一项研究表明，模拟课堂对于技能发展比课堂教师扮演更有效。其他的研究已经发现TLE TeachLivEtrade;练习可以有效帮助职前学生学习使用不同的方法并能更有效地利用课堂老师的回馈。
多用户虚拟环境
多用户虚拟环境（MUVEs）是多个虚拟世界在访问，在该环境中多用户可以实时地与他们的化身进行相互作用。MUVEs已经广泛用于跨多个专业的人员准备。卡兰德拉和Puvirajah认为MUVEs提供一个结合三个传统空间的优点的第四学习空间给教师教育：（a）课堂讲座；（b）课堂练习训练；（c）在真实学校的场所体验。有两种MUVEs已经被用于特殊教育的人员准备。
“第二人生”：“第二人生”（SL）是一个全球网上经常用于教育模拟的MUVE林登实验室、互联网研究公司创建了这个游戏世界作为一个免费的在线平台来提高产生的用户对虚拟现实模拟和游戏的满意度。使用客户端软件访问SL服务器将其下载到电脑桌面，用户创建一个个人化身，他们在3D空间移动、操作虚拟物体，通过语音或文本与其他用户交流。虽然这个系统不是专门为教育设计的，世界各地各种各样的大学教师已经用它来在许多不同学科的课堂上进行模拟，包括在教育、咨询和护理上专业人员的准备项目。“第二人生”的更多信息可在hppt//secondlife.com获得。
进入网络世界“第二人生”对使用任何公开可用的空间和设置的教师和学生是免费的。教师可以定位包含模拟适合他们课程内容与教学目标的设置和活动的用户设计的学习环境。想要设计他们自己独特学习经验的教授却需要利用自身拥有的私人空间机构或从林登实验租赁，年费随虚拟土地的面积大小。“第二人生”无法被18岁以下的人访问，除非他们被允许进入有赞助机构的限制区，如学校，所以它不能用于k-12学生的学习活动，除非在拥有直接监护人存在的有限情况下。
“第二人生”是一个可用于许多不同学习应用的通用工具。它可以作为一个教师和学习者在在线课程可以满足生活类实时会话的虚拟教室。它还可以用于教育模式，学生可以一起实时访问或独自获取所需要的与课程内容有关的实践技能。因为系统允许学生实时相互作用所以“第二人生”对人际交往或专业协助技能的发展特别有效。教师想要设计独特的学习经验必须获得一个私人空间，然后添加对象，通过一些可用的免费或低费用的使用对象或闯将一个独有简单语言脚本的“第二人生”使用对象编程，对学生的行为作出回应。有良好计算机技能的教师可以通过练习掌握脚本语言也可以与他人协作一些编程技巧。在虚拟世界中也可以使用屏幕截图来记录完成的活动供以后项目查看。例如传流公司的流程图（详细信息见http//www.telestream/overview.htm）。
全球许多不同的大学进行了“第二人生”的研究。一项校园教师和SL虚拟世界对比研究发现两种方式产生相同数量的沟通交流与话题。另一项研究表明，在SL虚拟环境中教师和学生的角色扮演比面对面教室活动更逼真。其他的研究已经发现，在这个在线的身临其境的环境中进行模拟实践教学可以增强教师的效能感。
OpenSimulator:一些教育家使用OpenSimulato，它是一个免费的开源平台，可以安装一台上主持虚拟世界以及设计专业的环境和活动提供多个用户访问。OpenSimulato是通过林登实验室和IBM协助兼容“第二人生”平台以及其他虚拟世界的观众，这些平台之间用户可以访问公共或私人（许可）的虚拟环境。虽然不是专门给教育用途特意开发的，这个软件被设计成允许用户去创建自己制定的虚拟环境，所以几所大学的研究人员用它来创建针对职前教师和k-12学生教育项目的教育模拟。OpenSimulato的更多信息可在http//opensimulator.org上获得。
OpenSimulato可用于许多相同方式和“第二人生”所描述的相同的应用程序。唯一一篇在特殊教育的人员准备中使用这种技术的报告表明它已被成功地用于职前教师的技能辅导。
提供服务的虚拟现实应用程序
虽然在学校和社区采用虚拟现实已经慢于高等教育，大量的VR被运用在需要特殊教育的k-12学生的学校和成年残疾人实现教育和目标干预的设计。各种虚拟现实应用程序被设计服务于k-12学生也可以用于残疾人。他们需要根据个人的需要和能力仔细设计制定环境以确保虚拟世界的技能能转用到现实世界。VR应用程序也可用于物理认知和知识疗法以促进治疗活动设计的个性化、性能的精确性、反馈的实时性、增大残疾儿童和成人独立实践的机会。尽管面临技术和实践的挑战，虚拟现实为设计带来了有效的结果。尽管许多应用是研发类而不再商业应用上，他们最初的研究表明在未来的岁月里他们将被广泛运用。通过一些教育应用程序和治疗干预措施这种技术可被用来支持学习和提高性能。
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